희토류계 자석 대체할 새 강력 소재 나왔다···국내연구진 개발

모바일 시대의 핵심 부품을 꼽으라면 배터리가 최우선이지만, 배터리만큼 중요한 게 모터다. 배터리의 전력을 물리적인 힘으로 바꾸기 위해 없어서 안 될 요소다. 기계장치나 전자기기가 자동화하고, 가벼워지고, 작아지려면 내부에 들어가는 부품도 가볍고 작아져야 하며 동시에 효율도 높아야 한다. 모터에는 영구자석에 들어가는데, 이 영구자석을 만들기 위해서는 값이 비싸고 환경오염 문제까지 일으키는 희토류들이 들어간다. 이 때문에 최근에는 희토류를 포함하지 않으면서 성능이 뛰어난 영구자석 개발에 관한 연구가 진행되고 있다.
 

희토류 사용 대폭 줄이면서 더 강한 자성을 띠는 나노자석 제조 공정 . [자료 한양대]

국내 연구진이 희토류 사용을 줄이면서도 더 강한 자성을 띠는 나노 자석이 개발했다. 한국연구재단은 12일 좌용호 한양대 교수 연구팀이 기존 희토류 영구자석을 대신할 수 있는 새로운‘코어-쉘(core-shell) 섬유’구조의 나노 자석을 개발했다고 밝혔다. 이 나노 자석은 하이브리드 자동차, 차세대 전기모터, 발전기, 마그네틱 센서 등 산업 전반에 폭넓게 사용되는 영구자석의 새로운 소재로 응용될 것으로 기대된다.

연구팀은 희토류계 경자성 나노섬유에 자성을 유지하는 힘이 상대적으로 작은 연자성(soft magnetism, 軟磁性)을 띠는 나노 두께의 철-코발트 코팅층을 씌워 ‘코어-쉘 구조’의 교환자기결합형 자성 재료를 개발했다. 이 재료는 기존 희토류계 영구자석 대비 자기에너지 밀도가 146% 이상 높은 것으로 나타났다.

좌용호 교수는 “기존 자성재료의 구조적 문제 및 성능 한계를 극복할 수 있는 가능성을 확인함으로써 향후 미래자성소재 개발을 위한 기초 연구에 이바지할 수 있을 것“이라고 밝혔다.

이번 연구 성과는 미국화학회가 발행하는 국제학술지 ‘ACS 어플라이드 머티어리얼스 앤 인터페이스’ 29ㆍ30호 표지논문으로 각각 7월 24일, 31일자에 실렸다.    

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